2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十章靜電場(chǎng)中的能量2電勢(shì)差檢測(cè)含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE6-電勢(shì)差(25分鐘60分)一、選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分)1.下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫作電勢(shì)差,也叫電壓B.電勢(shì)差與電勢(shì)一樣,是相對(duì)量,與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)C.UAB表示B點(diǎn)與A點(diǎn)之間的電勢(shì)差,即UAB=φB-φAD.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的,不隨零電勢(shì)點(diǎn)的不同而變更,所以UAB=UBA【解析】選A。依據(jù)電勢(shì)差的概念可知,電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值叫作電勢(shì)差,又叫電壓,選項(xiàng)A正確;電勢(shì)是相對(duì)的,是相對(duì)于零電勢(shì)點(diǎn)而言的,而電勢(shì)差是肯定的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;UAB=φA-φB=-UBA,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.在某電場(chǎng)中,將一帶電荷量為q=+2.0×10-9C的點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),靜電力做功Wab=-4.0×10-8J,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UabA.-400V B.-200VC.-20V D.20V【解析】選C。依據(jù)靜電力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系可知Uab==V=-20V,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。3.關(guān)于UAB=和WAB=qUAB的理解,正確的是()A.電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷的電量q成反比B.在電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)移動(dòng)不同的電荷,電場(chǎng)力的功WAB和電量q成正比C.UAB與q、WAB有關(guān),且與WAB成正比D.WAB與q、UAB無(wú)關(guān),與電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)【解析】選B。電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差由電場(chǎng)及場(chǎng)中兩點(diǎn)的位置確定,跟移動(dòng)電荷的電荷量無(wú)關(guān),故A、C錯(cuò)誤;而電場(chǎng)力做功表達(dá)式為:W=qU,可知電場(chǎng)力做功既與兩點(diǎn)間的電勢(shì)差有關(guān),又與被移動(dòng)電荷的電量有關(guān),跟電荷移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān),故B正確、D錯(cuò)誤。4.下列說(shuō)法中正確的是()A.沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低,所以電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)的方向B.在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí),靜電力不做功C.在電場(chǎng)中將電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn),靜電力做功為零,則該電荷肯定是在等勢(shì)面上運(yùn)動(dòng)D.某等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該等勢(shì)面平行【解析】選B。沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低,電場(chǎng)的方向是電勢(shì)降低最快的方向,電勢(shì)降低的方向不肯定就是電場(chǎng)的方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)垂直,故沿著等勢(shì)面移動(dòng)電荷,電荷所受靜電力與運(yùn)動(dòng)方向始終垂直,靜電力不做功,選項(xiàng)B正確;在電場(chǎng)中將電荷由a點(diǎn)移到b點(diǎn),靜電力做功為零,說(shuō)明a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,該電荷不肯定是在等勢(shì)面上運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;等勢(shì)面與電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.在某電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB=60V,B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC=-50V,則A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)凹凸關(guān)系是()A.φA>φB>φC B.φA<φC<φBC.φA>φC>φB D.φC>φB>φA【解析】選C。由于UAB=φA-φB=60V,故φA>φB;UBC=φB-φC=-50V,故φC>φB;由于UAC=UAB+UBC=10V,故φA>φC。綜上分析φA>φC>φB,故C正確。6.如圖所示,MN是由一個(gè)正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn),一個(gè)帶正電的粒子+q飛入電場(chǎng)后,在電場(chǎng)力的作用下沿一條曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),先后通過(guò)a、b兩點(diǎn),不計(jì)粒子的重力,則()A.粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度B.a點(diǎn)電勢(shì)φa小于b點(diǎn)電勢(shì)φbC.粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能Eka小于在b點(diǎn)的動(dòng)能EkbD.粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能Epa小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能Epb【解析】選C。由圖可知粒子受力應(yīng)向左,因粒子帶正電,故電場(chǎng)線(xiàn)的方向應(yīng)向左,故正點(diǎn)電荷Q應(yīng)在N一側(cè),故a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),故粒子在a點(diǎn)的電場(chǎng)力大于b點(diǎn)電場(chǎng)力,故在a點(diǎn)的加速度大于在b點(diǎn)的加速度,故A錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)降低,故a點(diǎn)的電勢(shì)大于b點(diǎn)的電勢(shì),故B錯(cuò)誤;粒子由a到b過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,故動(dòng)能增大,故a點(diǎn)的動(dòng)能小于b點(diǎn)的動(dòng)能,故C正確;電場(chǎng)力做正功,故電勢(shì)能減小,故在a點(diǎn)的電勢(shì)能Epa大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能Epb,故D錯(cuò)誤。7.如圖所示,真空中有兩個(gè)等量正電荷,OO'為兩電荷連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn),P點(diǎn)在垂直平分線(xiàn)上,四邊形ONPM為菱形,下列說(shuō)法中正確的是()A.P點(diǎn)和O點(diǎn)的電勢(shì)相等B.N點(diǎn)和M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同C.電子在N點(diǎn)和M點(diǎn)具有相同的電勢(shì)能D.電子由P到O的過(guò)程中靜電力做負(fù)功【解析】選C。等量同種正電荷電場(chǎng)線(xiàn)和等勢(shì)面的分布如圖所示,由圖可知,P點(diǎn)和O點(diǎn)不在同一等勢(shì)面上,因此P點(diǎn)和O點(diǎn)電勢(shì)不相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;依據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可以知道,N、M兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,故場(chǎng)強(qiáng)不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由圖可以知道N點(diǎn)和M點(diǎn)電勢(shì)相等,電子在N點(diǎn)和M點(diǎn)具有相同的電勢(shì)能,選項(xiàng)C正確;電子由P到O的過(guò)程中逆著電場(chǎng)線(xiàn)移動(dòng),故靜電力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、非選擇題(18分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8.電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E=4.0×103N/C,A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為U=3.0×103V。有一電荷量q=1.2×10-8C的微粒,質(zhì)量m=2.0×10-12(1)帶電微粒在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力多大?微粒被釋放的瞬間加速度多大?(2)帶電微粒從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做了多少功?若電場(chǎng)力做的功全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,則微粒到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度多大?【解析】(1)帶電微粒在A點(diǎn)所受電場(chǎng)力F=qE=4.8×10-5N。依據(jù)牛頓其次定律可得微粒被釋放的瞬間加速度:a==2.4×107m/s2(2)帶電微粒從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功W=qU=3.6×10-5J。電場(chǎng)力做多少功電勢(shì)能就變更多少,所以電勢(shì)能變更量的數(shù)值為Δε=W=3.6×10-5J。依據(jù)題意電勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,設(shè)微粒到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為v,依據(jù)功能關(guān)系有:Δε=mv2解得:v==6.0×103m答案:(1)4.8×10-5N2.4×107m(2)3.6×10-5J6.0×103(15分鐘40分)9.(7分)(多選)電荷q在電場(chǎng)中某兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力做功為W,由此可算出兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,若讓電量為2q的電荷在這兩點(diǎn)間移動(dòng),則()A.電場(chǎng)力做功仍為WB.電場(chǎng)力做功為2WC.該兩點(diǎn)間的電勢(shì)差仍為UD.這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差變?yōu)椤窘馕觥窟xB、C。當(dāng)電荷量為q時(shí),電場(chǎng)力做功為:W=qU;當(dāng)電荷量為2q時(shí),電場(chǎng)力做功為:W'=2qU=2W,故A錯(cuò)誤,B正確;電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差由電場(chǎng)及電場(chǎng)中兩點(diǎn)的位置確定,與電荷無(wú)關(guān),所以電勢(shì)差仍為U,故C正確,D錯(cuò)誤。所以B、C正確,A、D錯(cuò)誤。10.(7分)(多選)如圖所示a、b、c、d為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)。已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v1,在B點(diǎn)的速度大小為v2,方向與等勢(shì)面平行。A、B連線(xiàn)長(zhǎng)為L(zhǎng),連線(xiàn)與等勢(shì)面間的夾角為θ,不計(jì)粒子受到的重力,則()A.v1可能等于v2B.等勢(shì)面b的電勢(shì)比等勢(shì)面c的電勢(shì)高C.粒子從A運(yùn)動(dòng)到B所用時(shí)間為D.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為【解析】選C、D。粒子帶正電,由做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)合力指向曲線(xiàn)的內(nèi)側(cè)和等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)垂直可知,電場(chǎng)線(xiàn)方向豎直向上,所以粒子從A到B電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,速度減小,故A錯(cuò)誤;由以上分析可知,電場(chǎng)線(xiàn)豎直向上,由沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低可知,等勢(shì)面b的電勢(shì)比等勢(shì)面c的電勢(shì)低,故B錯(cuò)誤;粒子在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),水平方向的速度為v2,水平位移為L(zhǎng)cosθ,所以時(shí)間為t=,故C正確;粒子從A到B由動(dòng)能定理得:-qELsinθ=m-m,解得:E=,故D正確。11.(7分)(多選)如圖所示,虛線(xiàn)表示某勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面。一帶電粒子以某一初速度從P點(diǎn)射入電場(chǎng)后,在只受靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線(xiàn)所示。Q是軌跡上的一點(diǎn),且位于P點(diǎn)的右下方。下列推斷正確的有()A.粒子肯定帶正電B.粒子做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C.等勢(shì)面A的電勢(shì)肯定高于等勢(shì)面B的電勢(shì)D.粒子在Q點(diǎn)的電勢(shì)能肯定大于在P點(diǎn)的電勢(shì)能【解析】選B、D。粒子所受靜電力指向軌跡內(nèi)側(cè),由于不知道電場(chǎng)線(xiàn)的方向,因此不能推斷出粒子的電性,也不能推斷出各等勢(shì)面電勢(shì)的凹凸,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)恒定,粒子受到的靜電力恒定,加速度恒定,故粒子做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡可知,從P到Q靜電力做負(fù)功,粒子的電勢(shì)能增加,選項(xiàng)D正確。12.(19分)電場(chǎng)中某區(qū)域的電場(chǎng)線(xiàn)如圖所示,A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)。一個(gè)電荷量q=+